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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題8 磁場(chǎng)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)練習(xí)(含解析)
1.(多選)1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是( )
A.該束帶電粒子帶負(fù)電
B.速度選擇器的P1極板帶正電
C.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,質(zhì)量越大
D.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,比荷越小
答案:BD 解析:根據(jù)粒子在B2磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)方向可判斷粒子帶正電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若P1帶正電,則電場(chǎng)向下,正離子可以直線通過(guò),B正確;在B2中偏移,根據(jù)r=可知,在v和B相同的情況下
2、,半徑越大比荷越小,C錯(cuò)誤,D正確.
2.(xx·重慶理綜)如圖所示,一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料,左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b,內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)電荷.導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí),測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U,且上表面的電勢(shì)比下表面的低.由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為( )
A.,負(fù) B.,正
C.,負(fù) D.,正
答案:C 解析:因?qū)щ姴牧仙媳砻娴碾妱?shì)比下表面的低,故上表面帶負(fù)電荷,根據(jù)左手定則可判斷自由運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電,則B、D兩項(xiàng)均錯(cuò).設(shè)長(zhǎng)方體形材料長(zhǎng)度
3、為L(zhǎng),總電量為Q,則其單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為,當(dāng)電流I穩(wěn)恒時(shí),材料內(nèi)的電荷所受電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力相互平衡,則有=BIL,故=,A項(xiàng)錯(cuò)誤,C正確.
3.(xx·大連市雙基測(cè)試)(多選)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件,廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域.如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢(shì)差.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若元件的載流子是自由電子,則D側(cè)面電勢(shì)高于C側(cè)面電勢(shì)
B.若元件的載流子是自由電子,則C側(cè)面電勢(shì)高于D側(cè)面電勢(shì)
C.在測(cè)地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),元件的工作面應(yīng)保持豎直
D.在測(cè)地球赤道上方
4、的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),元件的工作面應(yīng)保持水平
答案:AC 解析:自由電子定向移動(dòng)的方向與電流方向相反,由左手定則可判斷電子所受洛倫茲力使其偏向C側(cè)面,則C側(cè)面電勢(shì)低于D側(cè)面,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;地球上方的地磁場(chǎng)方向水平向北,霍爾元件工作面應(yīng)保持豎直才能讓地磁場(chǎng)垂直其工作面,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.
4.回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.回旋加速器的原理如圖所示,D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒,它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上,位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略,重力不計(jì)),它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速,D
5、1、D2置于盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P,求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,其最大速度遠(yuǎn)小于光速).
答案:I=
解析:設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷量為q,質(zhì)子離開(kāi)加速器時(shí)速度大小為v,由牛頓第二定律知
qvB=m
質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的回旋周期為T(mén)==
由回旋加速器工作原理可知,交流電源的頻率與質(zhì)子回旋頻率相同,由周期T與頻率f的關(guān)系得f=
設(shè)在t時(shí)間內(nèi)離開(kāi)加速器的質(zhì)子數(shù)為N,則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率
P=
輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I=
由上述各式得I=.
5.如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的
6、原理圖.設(shè)平行金屬板間距離為d,金屬板長(zhǎng)度為a,寬度為b,其間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里.導(dǎo)電流體的流速為v,電阻率為ρ,負(fù)載電阻為R.導(dǎo)電流體從左側(cè)沿垂直磁場(chǎng)且與極板平行的方向射入極板間.
(1)求該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì);
(2)閉合開(kāi)關(guān)S,求負(fù)載R上的電流I;
(3)求磁流體發(fā)電機(jī)的總功率P.
答案:(1)Bdv (2) (3)
解析:(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),兩極板間電勢(shì)差最大時(shí),有
q=qvB
解得兩極板間最大電壓Um=Bvd
故電動(dòng)勢(shì)為E=Bdv.
(2)極板內(nèi)部空間相當(dāng)于內(nèi)電路,內(nèi)阻r=ρ
當(dāng)外電路閉合時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律得,R上的電流I==.
(3)磁流體發(fā)電機(jī)的總功率P=EI=Bdv=.